各向异性畦面糙率的获取方法及其应用_2

文档序号:9932657阅读:来源:国知局

[0042] 步骤101、预选平行于目标畦田1的长度方向的第一实验条田2, W及平行于目标畦 田1的宽度方向的第二实验条田3,分别获取第一实验条田2的第一地表水流推进过程数据 和第二实验条田3的第二地表水流推进过程数据。其中,该目标畦田1可W理解为方块形。
[0043] 步骤102、根据第一地表水流推进过程数据和第二地表水流推进过程数据,利用一 维水动力学畦灌模型,分别获得第一各向同性畦面糖率和第二各向同性畦面糖率。
[0044] 步骤103、将第一各向同性畦面糖率和第二各向同性畦面糖率代入各向异性畦面 糖率所满足的楠圆方程中,求解得到目标畦田1的各向异性畦面糖率,各向异性畦面糖率包 括平行和垂直于目标畦田1畦面浅沟及作物种植方向上的畦面糖率分量。
[0045] 其中,第一实验条田2和第二实验条田3与目标畦田1的位置关系,W及由第一实验 条田2得到的第一各向同性畦面糖率和由第二实验条田3得到的第二各向同性畦面糖率,与 基于目标畦田1的各向异性畦面糖率之间所构成的楠圆如附图1所示。由图1可知,第一实验 条田2的长度方向平行于目标畦田1的长度方向,而第二实验条田3的长度方向平行于目标 畦田1的宽度方向,且保证第一实验条田2和第二实验条田3的畦面浅沟及作物种植方向均 与目标畦田1的畦面浅沟及作物种植方向相一致。楠圆中的点m代表基于第一实验条田2中 的第一地表水流推进过程数据得到的第一各向同性畦面糖率,楠圆中的点m代表基于第二 实验条田3中的第二地表水流推进过程数据得到的第二各向同性畦面糖率,楠圆中的riA代 表平行目标畦田1畦面浅沟及作物种植方向上的各向异性畦面糖率的畦面糖率分量;楠圆 中的M代表垂直于目标畦田1畦面浅沟及作物种植方向上的各向异性畦面糖率的畦面糖率 分量。
[0046] 本发明实施例提供的各向异性畦面糖率的获取方法,通过借助目标畦田1的方位 布置选择上述第一实验条田2和第二实验条田3,并由此获得两个实验条田的一维各向同性 畦面糖率,然后基于各向异性畦面糖率在数学上的张量属性,利用各向异性畦面糖率所满 足的楠圆方程,可计算得到畦面浅沟及作物种植方向与畦梗呈任意旋转角度的二维各向异 性畦面糖率。该二维各向异性畦面糖率能够更真实地反映出畦面地表对水流的阻力作用, 利于提高地面灌概水动力学(也可理解为畦灌水动力学)的模拟精度,进而获得更精确的灌 概性能指标。可见,本发明实施例提供的各向异性畦面糖率的获取方法不仅简单实用,且精 确可靠。
[0047] 具体地,上述的第一地表水流推进过程数据和第二地表水流推进过程数据所包括 的数据信息应当是同种类型的,其具体包括可实际测量得到的地表水深、沿实验条田长度 方向上的水流推进时间;沿实验条田长度方向上的垂向均布流速、沿实验条田长度方向上 的单宽流量、畦面相对高程、地表水入渗率。其中,畦面相对高程指的是畦田地表高程的相 对值。可W理解的是,获取地表水流推进过程数据为本领域的现有技术,本发明实施例在此 并不对地表水流推进过程数据的具体获取过程进行限定。
[0048] 进一步地,基于上述第一地表水流推进过程数据和第二地表水流推进过程数据, 利用一维水动力学畦灌模型分别获得第一各向同性畦面糖率m和第二各向同性畦面糖率 m。其中,一维水动力学畦灌模型的计算公式如下所示:
[0049]
[(K)加 ]
[0051 ] 其中,t为上述的水流推进时间,单位为S ;h为上述的地表水涂,单位为m;u为上述 的沿实验条田长度方向上的垂向均布流速,单位为m/s;q为上述的沿实验条田长度方向上 的单宽流量,单位为Hi3As ? m) ;g为重力加速度,单位为m/s2; C为地表水位相对高程,且C = 地表水深+畦面相对高程,单位为m;n为各向同性畦面糖率,单位S/V/3; i为上述的地表水入 渗率,单位为(m/s)。
[0052]进一步地,在求解目标畦田1的各向异性畦面糖率过程中所应用的楠圆方程如下 所示:
[0化3]
[0054] 其中,riA为平行于目标畦田1畦面浅沟及作物种植方向上的畦面糖率分量;邮为垂 直于目标畦田1畦面浅沟及作物种植方向上的畦面糖率分量。而第一各向同性畦面糖率m 在X坐标方向上和y坐标方向上均对应有分量Xi和yi;相应地,第二各向同性畦面糖率ri2在X 坐标方向上和y坐标方向上均对应有分量X2和y2,由于xi、yi、X2和y2均为已知值,所W在此基 础上将容易地获得riA和M的值,即获得各向异性畦面糖率。
[0055] 在利用上述方法获得目标畦田1的各向异性畦面糖率的基础上,第二方面,本发明 实施例提供了一种该各向异性畦面糖率在地面灌概过程中的应用。
[0056] 具体地,该应用包括:确定各向异性畦面糖率的模拟精度,然后将各向异性畦面糖 率应用到二维水动力学畦灌模型中,来对目标畦田1的灌概性能进行分析与评价。
[0057] 具体地,上述的确定各向异性畦面糖率的模拟精度包括W下步骤:
[0058] 步骤201、将各向异性畦面糖率代入二维水动力学畦灌模型中,获取各向异性畦面 糖率下的地表水流推进过程数据的模拟值;同时,将基于所述目标畦田1的各向同性畦面糖 率代入二维水动力学畦灌模型中,获取各向同性畦面糖率下的地表水流推进过程数据的模 拟值。其中,基于所述目标畦田1的各向同性畦面糖率通过现有技术提供的方法即可获取, 本发明实施例在此不对其获取过程作更具体限定。
[0059] 步骤202、计算各向异性畦面糖率下的地表水流推进过程数据的模拟值与地表水 流推进过程数据的实测值之间的第一平均相对误差;同时,计算各向同性畦面糖率下的地 表水流推进过程数据的模拟值与地表水流推进过程数据的实测值之间的第二平均相对误 差。其中,步骤201和步骤202中所述的地表水流推进过程数据优选为水流推进时间。
[0060] 步骤203、根据第一平均相对误差和第二平均相对误差来确定各向异性畦面糖率 的模拟精度。
[0061] 其中,步骤201中所述的二维水动力学畦灌模型的计算公式如下所示:
[0062]
[0063]
[0064] 其中,t为水流推进时间,单位为s;h为地表水深,单位为m;u和V分别为沿X坐标方 向及y坐标方向上的垂向均布流速,单位为m/s;q和P分别为沿X坐标方向及y坐标方向上的 单宽流量,单位为m 3/(s -m);g为重力加速度,单位为m/s2;C为地表水位相对高程,且C =地 表水深+畦面相对高程,单位为m;riA为平行于目标畦田畦面浅沟及作物种植方向上的畦面 糖率分量,单位s/mi/ 3;nB为垂直于目标畦田1畦面浅沟及作物种植方向上的畦面糖率分量, 单位S/V/3; ;i为地表水入渗率,单位为m/s;e为畦面浅沟及作物种植方向与X坐标方向之间 的夹角。此处,X坐标方向及y坐标方向分别指的是沿目标畦田的畦长和畦宽方向。
[0065] 本领域技术人员可W理解的是,上述一维水动力学畦灌模型和二维水动力学畦灌 模型的计算可W通过在计算机中建立对应的数学模型即可实现。
[0066] 进一步地,步骤202中,所述的平均相对误差可W通过如下计算公式计算得到:
[0067]
[006引其中,皆和玲分别为地表水流推进到畦田第i测点时,所实际测量得到的水流推进 时间和利用二维水动力学畦灌模型计算得到的模拟时间,单位为min;M为畦田内的测点个 数。
[0069] W下将通过具体实施例进一步描述本发明。
[0070] 实施例1
[0071] 本实施例对新疆建设兵团某团场区内的3块畦田进行各向异性的畦面糖率的获 取,对运3块畦田分别编号,依次为#1、#2、#3,其中,表1示出了运3块畦田的几何尺寸及采用 现有技术获取的,基于运=个畦田的各向同性畦面糖率,表1具体如下所示:
[0072] 表 1
[00731
[0074] 然后,利用本发明实施例上述的方法,来获取运=个畦田的各向异性畦面糖率,
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